核心素養視域下初中生物學科學史知識教學策略探析

摘" 要：根據新課程標準對初中生物學教學工作的要求，生物教學需要將發展學生的核心素養作為教學主要任務，充分挖掘生物學科的育人價值。科學史知識是生物學知識的重要組成部分，教師將科學史的探究過程應用在生物教學中，可以從思想、知識、技能等方面實現對學生生物核心素養的強化。文章重點分析了核心素養視域下初中生物科學史知識的教學策略，希望可以為生物教學提供一些參考。

關鍵詞：核心素養;初中生物;科學史

生物學是研究生命現象和生命活動規律的科學。通過科學史的學習，學生可以體會科學家在探究生物學知識過程中的科研精神。在實際教學中，生物教師可以從初中生物核心素養的四個維度出發，探索科學史教學的有效策略。

一、初中生物核心素養及科學史概述

（一）初中生物核心素養的內涵

生物核心素養是指學生在學習生物的過程中，形成的關鍵能力和必備品格，對學生的個人發展具有重要意義，主要包括四個維度，分別為生命觀念、科學思維、科學探究、社會責任。其中生命觀念是指學生需要理解觀察到的生命現象以及相互的關系、特性等，以及具備正確理解生物學現象的意識，可以從生物學角度探究生命的過程;科學思維是指在科學事實的基礎上，使用科學的思維方式認識事物的本質，解決實際問題;科學探究是指發現現實世界中的生物學問題，并使用觀察、提問和實驗等一系列探究方法對生物現象進行討論和交流，在探究中掌握生物學學習的思路和方法;社會責任是指學生在生物學認識的基礎上，參與社會事務的討論，并做出理性的解釋和判斷。

（二）生物科學史的內涵

生物科學史是指人類思考、解決生物學問題的思想過程。科學史中，既包含生物學的各種重要概念、研究方法以及生物規律等的演變過程，也包括科學家在探究生物學過程中持有的觀點和態度。生物科學史具有較高的教育價值。教師根據科學史開展教學，不僅可以使學生獲取更多的生物學知識，豐富知識體系，還可以使學生通過探究的學習方式體驗科學家研究過程中的思維模式、解決實際問題的思路等，以及科學家身上的科學精神，符合發展學生核心素養的基本要求。

二、初中生物科學史教學現狀

結合初中生物科學史教學的實際情況，教學過程存在以下問題：第一，學生對生物學史知識的興趣不高。初中階段的學生學業壓力較重，在課上學習時，更關注重點知識內容，對科學史的關注度不足，主要原因是教師在日常教學中，未能針對科學史的學習進行有效引導，很少將科學史內容作為教學素材，導致學生對科學史的學習積極性較差，并不具備挖掘科學史中生物知識的能力。第二，教師對教材中的科學史知識應用不到位，未能將其與教學設計緊密聯系。部分教師只是將科學史作為科普材料，要求學生了解閱讀，未能充分發揮科學史的教育價值。第三，學生剛接觸生物學知識時，并不具備科學研究的意識以及探究能力，教師也是以知識內容的講解為主，并沒有開展針對性的探究能力培養教學，導致學生對生物學的認知局限在基礎的知識和題目中，并不具備較強的知識應用能力，這在一定程度上限制了學生核心素養的發展。

三、核心素養視域下初中生物學科學史知識教學策略

通過對目前初中生物科學史知識教學問題的研究，教師需要深入分析生物核心素養以及教材中科學史的內容，結合學生的實際情況開展教學工作。

（一）了解科學發展過程，樹立科學生命觀念

生命觀念是生物核心素養的第一要素，生命觀念素養的發展需要學生不斷提升對生物概念、原理、規律正確認識的能力，能夠正確理解和解釋生命的現象。對此教師可以利用科學史的相關知識內容，引導學生了解生物學的基礎知識內容，從而形成正確的生命觀念。

比如，在“大腦的奧秘”主題課程中，教師需要將人體大腦中的細胞作為案例進行展示，包括大腦中的腫瘤細胞、兒童大腦皮質中的神經膠質細胞、一個溺亡的人小腦中的浦肯野細胞等。此時，教師可以使用教材中“科學家的故事：施萊登、施旺的細胞學說”講解一些細胞學說的發展過程，引導學生跟著兩位科學家的研究過程挖掘生物知識，并結合細胞在大腦中的作用，深刻體會“細胞是構成生物體結構和功能的基本單位”，以此強化學生對生物學觀點的理解。細胞的觀察過程需要使用顯微鏡，對此教師也可以利用教材“科學·技術·社會”板塊中的“人類探索微觀世界不可缺少的工具——顯微鏡”作為科學史教學內容，目的是讓學生感受與生物學相關的科技的發展。

再如，教師可以將達爾文進化論的科學史內容作為教學重點，讓學生建立科學進化與適應的生命觀念。達爾文在長期的生活中發現，各種生物之間存在差異性和相似性，于是他開始思考差異性是如何形成的。在研究過程中，達爾文收集了大量的植物、動物標本，觀察各種生物的生存環境和行為習性，逐漸形成了進化論的學說。學生在學習科學史的過程中，深刻體會到科學家在生物學探究過程中的艱辛，并對生命的發展過程有了更多的思考，這對學生生命觀念的形成具有重要意義。

（二）利用科學研究情境，發展學生科學思維

科學史知識的教學并不是教師簡單地向學生科普知識，而是需要引導學生關注生物學家研究生物現象的過程，學生可以緊跟科學家的思維模式，采取比較、分類、歸納演繹、分析和建模等方法探究生物現象，從而實現自身科學思維的發展。比如，現代神經學之父卡哈爾改進了高爾基的鉻銀染色法，并糾正了當時流行的“神經組織是網絡結構”的說法，證明長的神經纖維只在末梢才與另外的神經細胞接觸。卡哈爾的生物學研究是從科學思維的角度出發，對已知的結論進行驗證和完善，一切的研究都基于科學事實。

教師在教學過程中，也可以開展小組合作討論，要求學生以小組為單位整理和分析科學史，了解科學家探究的過程，并通過設置相應題目的方式，為學生提供思路。比如關于“基因的顯性和隱性”，教材是將孟德爾的豌豆雜交實驗作為教學案例，如果教師的教學只停留在讓學生閱讀科學史材料上，直接記憶結論，這無法讓學生從科學思維的角度分析生物學知識，對學生能力的培養也會受到限制。為此，教師可以將學生分成多個小組，要求學生在閱讀材料以及實驗過程的基礎上思考孟德爾的實驗過程。

教師可以設計問題一：“為什么以豌豆作為實驗的植物？”該問題答案簡單，卻可以讓學生從實驗設計的角度思考實驗過程的可行性。問題二：“親本為純種矮莖豌豆，子代是高莖還是矮莖？”該類問題設置的目的是讓學生深入分析實驗的過程，了解實驗的原理，通過問題引導，保證學生的探究學習具有較強的層次性，學生能夠根據孟德爾的科學思維探究生物學知識。問題三：“父母皆為雙眼皮，孩子是單眼皮，怎樣解釋這種現象？”針對該問題，教師應要求學生從科學家的角度進行回答。學生科學思維的培養，需要在教學過程中進行，學生對生物學的學習不能死記硬背，而應通過歸納、概括、演繹和推理等方式提煉出知識內容。教師可以通過實際案例引導學生使用科學的方法探究科學知識的應用。

（三）優化科學探究過程，提高學生實踐能力

一些生物實驗無法在課堂上實現，對此教師可以利用科學史開展生物教學，利用科學家的實驗探究過程重點培養學生的科學探究實踐能力。

比如，在“植物光合作用”教學中，教學重點是光合作用的實質。該部分涉及的科學史主要是海爾蒙特和普利斯特利的實驗，教師可以利用多媒體教學設備或虛擬實驗模擬器展示實驗的過程，并借助科學史的知識引導學生探索光合作用的實質。在教學過程中，教師首先可以讓學生思考亞里士多德的觀點“土壤是植物的食物來源”，讓學生結合自己的生活經驗思考該觀點是否正確，此時再引出海爾蒙特的實驗，讓學生思考“海爾蒙特提出質疑的原因是什么，從實驗中學到了什么，實驗過程有沒有可以改進的地方”。教師基于科學史設計教學任務，可以引導學生深入分析科學史的資料內容。海爾蒙特的質疑說明不要盲目相信權威，需要利用實驗進行驗證，接下來，教師可以使用多媒體和虛擬實驗展示普利斯特利的實驗，得出“植物在陽光下可以釋放出氧氣”的結論。教師可以演示實驗，讓學生確定植物產生的氣體就是氧氣，然后組織學生分析普利斯特利的實驗結論，探究“污濁氣體”是否是二氧化碳。在此過程中，教師可以滲透假設實驗的方式，假設就是二氧化碳，再進行猜想的證明。具體而言，教師可以在教材中科學史的基礎上，適當補充德·索熱爾第一次對光合作用定量測定的實驗，提出光合作用的產物不僅包括二氧化碳還有水。此時，教師可以設計探究性問題：“光合作用的原料是水和二氧化碳，產物中的有機物是存在能量的，但原料中并沒有能量，由此可以證明什么？”學生可以通過推理得出光合作用的過程是產生能量的，最終得到光合作用的公式。

該教學設計以科學史為主要教學線索，通過教學活動培養了學生的探究能力。在探究過程中，學生以基本的生物學概念作為基礎，真正地參與科學實踐，并通過科學家的實驗故事將本節課的知識內容串聯起來，促使學生分析問題，并得出正確結論。

（四）挖掘科學家的精神品質，強化學生責任意識

科學史在生物學教學中的應用意義，不僅體現在對知識內容的補充和豐富上，還體現在通過科學家的精神品質展現生物學探究發展的過程上。責任意識是初中生通過學習生物可以形成的一種品質，學生的發展直接關系社會發展，學生應參與社會事務的討論，承擔一部分社會責任，具有一定的擔當，這也是教育工作開展的目的之一。科學史知識中多數的生物學研究成果，都是通過科學家的堅持不懈得到的，對人類社會發展具有較強的推動作用。對此，首先，教師需要深入挖掘科學史中的內容，在教學中突出科學家的精神品質，重點講解科學家在實驗探究過程中體現出的勇于探索、探究真理的科學精神，使學生能夠在學習生活中也可以形成科學意識，主動探索的科學精神。如班廷發現胰島素、弗萊明發現青霉素等，都可以作為科學家科學精神的教學素材。其次，教師需要重點挖掘科學家身上的社會責任感，如袁隆平先生的雜交水稻。教師在教學中，可以單獨用一節課帶領學生學習雜交水稻的發明過程，引導學生深刻體會袁隆平先生的科學態度和社會擔當精神。最后，教師在使用科學史知識時，還需要體現出科學家勇于質疑、挑戰權威的精神。科學探究是發展的過程，結論和規律都屬于發展狀態，一味遵循權威內容，只會限制學生的思維。為此，教師可以挖掘科學家身上的質疑精神，如現代神經學之父卡哈爾質疑主流學說、海爾蒙特質疑名家觀點等。此外，教師在使用現代科學史的相關知識時，也可以與現代化的生物研究發現相結合。如在教學“人體神經調節”的相關內容時，教師可以將目前模擬神經調節的科技加入教學中。2020年，浙江大學研究團隊對一名癱瘓患者實施了國內首例“腦機接口”手術，術后患者能夠通過操控機械手臂完成各種動作，患者觸碰到物品，能夠產生“觸覺”并完成抓握動作，這一過程與人體神經調節的基本方式相似。該研究是在前人研究的基礎上利用現代化技術的研究實例，能夠體現出生物學發展對社會進步的重要意義，從而強化了學生在學習生物學知識時的社會責任意識。

總而言之，初中階段的生物教學需要注重科學史的教育價值，利用科學史知識發展學生的核心素養。教師需要明確現階段科學史教學中存在的不足，引導學生了解生物學知識的發展過程，形成生命觀念，利用科學實驗情境強化學生的科學思維，應用科學史實驗過程培養學生的科學探究能力，同時挖掘科學家身上的精神品質，強化學生的責任意識。

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（責任編輯：孫曉林）